JPS60148676A - 溶接ワイヤの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接ワイヤの送給速度を制御する装置に関する
ものである。

半自動溶接や自動溶接においては溶加材である溶接ワイ
ヤの送給は該溶接ワイヤを加圧ローラと送給ローラとで
挾圧し、該送給ローラをワイヤ送給モータにより駆動す
ることにより行っている。

この溶接ワイヤの送給速度と溶接電流とは溶接ワイヤの
ノズルと被溶接物であるワークとの間隔であるワイヤ突
出し長が一定であり、且つ溶接電源が定電圧電源であれ
ば第１図に示すグラフの通り一義的に定まるので、一般
には溶接電流の調整は溶接ワイヤの送給速度を変化させ
ることにより行っている。従って該ワイヤ送給速度が所
定の速度より変化すると、溶接電流が変化し、溶接部の
脚長の過不足等の溶接結果に影響が生じる。

特に溶接ロボットにおいては、一般にアーク倣いの内の
溶接トーチと被溶接物であるワークとの上下倣いは、ワ
イヤ突出し長によって変化する溶接電流を基準の電流と
比較し、ワイヤ突出し長が一定となるように制御してい
る。

ところが、前述した通り、溶接電流はワイヤ送給速度に
よっても変化するのでワイヤ送給速度が外乱等によって
変動すると、溶接電流が変動し、ワイヤ突出し長が変化
する。これにより、該突出し長が短すぎて溶接ワイヤの
ノズルが母材に衝突したり、該突出し長が長すぎて溶接
部のシールド不良が起こり、ブローホール、ピント等の
溶接欠陥を生じる場合があるし、更には左右のアーク倣
いにも悪影響を及ぼず場合がある。

この溶接ワイヤの送給速度は、供給電源電圧の変動等だ
けでなく、ワイヤ送給装置の部品である１・−チ、チッ
プ、スプリングライナ等を取り替えただけでも変化する
場合がある。

そこで従来は、第２図に示すように、ワイヤ送給モータ
１にタコジェネレータ２を直結し、この発生電圧と基準
電圧３とを比較器４で比較し、その差分電圧をアンプ５
で増幅してワイヤ送給モータ１を駆動するワイヤ送給装
置や、上記ワイヤ送給装置において、タコジェネレータ
２を省略し、ワイヤ送給モータ１の逆起電圧を基準電圧
３と比較するワイヤ送給装置等が採用されていた。

上記のワイヤ送給装置において、ワイヤの送給モータ１
の速度制御は基準電圧３を変化させて行うのであるが、
該基準電圧３は第３図に示すように、別にツェナダイオ
ード等により基準電圧を発生させ、これを可変抵抗５ａ
の両端子７及び８に加え、可変抵抗の摺動端子８と共通
端子７とより所定の電圧を取り出し、これを電流指令電
圧として第２図に示す基準電圧３に使用するのが一般的
であった。

ところが、上記ツェナダイオードの温度特性は１０ｍｖ
／’Ｃと大きいので、基準電圧はそれ程安定したもので
はなく、又タコジェネレータ２にしても温度特性が余り
良くない等の事情により溶接ワイヤの送給速度は定速度
制御とは言い難く、この為溶接電流が変動していたし、
特に溶接ロンドにおいては、前述の如くワイヤ突出し長
にも影響を与えていた。

更に上記溶接ロボットにおいて、ワイヤ送給速度を該溶
接ロボット側から制御した場合は、タコジェネレータ２
の発生電圧をＡ／Ｄ変換しなければならず、明らかにコ
ストアンプとなっていた。

本発明は上記欠点を解決し、外乱があってもこれに影響
されず、所望の速度で溶接ワイヤの送給を行うことを目
的としたものであり、その要旨とする処が、送給する溶
接ワイヤの速度を検出し、この検出速度と目標速度とを
比較して溶接ワイヤの送給速度を自動的に制御する溶接
ワイヤの速度制御装置において、上記溶接ワイヤの速度
をデジタル回転計によって測定する点である溶接ワイヤ
の速度制御装置を提供するものである。

ここにおいてデジタル回転針とは、回転することにより
パルス信号を発生する機器を言い、例えばロータリパル
スエンコーダ等を言う。

続いて、第４図以下の添付図面を参照しつつ、本発明を
具体化した実施例に付き説明し、本発明の理解に供する
。

ここに、第４図は本発明の一実施例に係る溶接ワイヤの
速度制御装置を構成するワイヤ送給装置の平面図、第５
図は同側面図、第６図は本発明の他の実施例に係る溶接
ワイヤの速度制御装置を構成するワイヤ送給装置の側面
図、第７図は上記実施例に係る溶接ワイヤの速度制御装
置の制御系統を示すブロック図、第８図は他の実施例に
係る溶接ワイヤの速度制御装置の制御系統の一部を示す
ブロック図である。

第４図及び第５図に示すように、溶接ワイヤ９は上下方
向より加圧ローラ１０と送給ローラ１１により挟圧さて
いる。上記送給ローラ１１はケーシング１２に固着され
た減速機１３を介してワイヤ送給モータ１４に連結され
、該ワイヤ送給モータ１４の図示せぬ回転軸には、ワイ
ヤ送給モータ１４の回転数を計算するロータリパルスエ
ンコーダ２０が直結されている。前記加圧ローラ１０は
ピン２４にて支持部材２３に回転自在に軸承され、該支
持部材２３の一端はピン２１を介して上記ケーシング１
２に揺動自在に支承され、支持部材２３の他端には、加
圧バネ２２が配設されて、溶接ワイヤ９を送給ローラ１
１に挟圧する構造となっている。尚、上記溶接ワイヤ９
の加圧力は加圧量調整ノブ２５により調整可能となって
いる。

また溶接ワイヤ９は溶接ワイヤ９のガイドパイプである
コンジット１５及び１６により上記加圧ローラ１０と送
給ローラ１１とで構成するワイヤ挾圧部１９に案内され
、該コンジット１５及び１６は支持部材１７及び１８を
介してケーシング１２に固着されている。

上記した溶接ワイヤ送給装置２６においては、溶接ワイ
ヤ９の送給速度の調整を送給ローラ１０を駆動するワイ
ヤ送給モータ１４の回転速度を検出することにより行っ
ているが、第６図に示すワイヤ送給装置２９のように、
ロータリパルスエンコーダ（図示せず）の接続された検
出ローラ２７と、該検出ローラ２７に溶接ワイヤ９を押
し当てる加圧ローラ２８とをワイヤ送給ローラ１１等と
は別に設けてもよい。前記溶接ワイヤ送給装置２６では
、溶接ワイヤ９と送給ローラ１１がスリップすれば、ロ
ータリパルスエンコーダ２ｏの出方は、溶接ワイヤ、９
の送給速度と一致しないが、上記溶接ワイヤ送給装置２
９では、送給ローラ１１と溶接ワイヤ９がスリップして
も正確な溶接ワイヤ９の送給速度を検出することが可能
となる。第６図に示したようなワイヤ送給装置２９は、
溶接ワイヤ９の引出しに大きい負荷が作用する場合に特
に大きい利点がある。

次に、上記溶接ワイヤ送給装置２６の制御回路について
説明する。

第７図に示すように、ワイヤ送給モータ１４の回転軸に
直結されたロータリパルスエンコーダ２０の出力をカウ
ンタ３０でカウントする。該カウンタ３０は、一定周期
Ｔ、でパルスを発するタイマ回路３２．からのパルス信
号からＴ９時間（ディレィ回路３２の設定時間）だけ遅
れて発生するパルス信号によりクリアされ、Ｔ２時間分
の積算値をクリアされる直前にレジスタ３１にロードす
ることにより、レジスタ３１の値が、常にワイヤ送給速
度を表すように構成されている。一時記憶メモリである
レジスタ３１の値は演算処理装置であるＣＰＵ３３に入
力されている。該ＣＰＵ３３には、設定溶接電流値を入
力するキーボード３６がインターフェース回路３５を介
して接続され、更に、溶接ワイヤの直径及びワイヤ突出
し長により変化する溶接電流とワイヤ送給速度との関係
を記憶するデータテーブル及び先に入力された設定溶接
電流値に対応するワイヤ送給速度を前記データテーブル
に基づき演算し、これによって得られた溶接ワイヤ送給
速度を設定値として記憶するメモリ３４と、ＣＰＵ３３
を作動させるプログラムを内蔵するＲＯＭ３９が接続さ
れている。

上記ＣＰＵ３３の出力はＤ／Ａ変換回路３７を介してア
ンプ３８に接続さており、該アンプ３８の出力は、モー
タ１４に接続さている。

続いて、上記実施例に係る溶接ワイヤの速度制御装置の
作用について説明する。

ワイヤ送給モータ１４が駆動されると、これにより減速
機１３を介して送給ローラ１１が駆動され、加圧ローラ
１０と送給ローラ１１とによって挟圧された溶接ワイヤ
９を送給する。これと同時にワイヤ送給モータ１４の回
転軸に直結されたロータリパルスエンコーダ２０が所定
のパルス信号を発生ずる。

このパルス信号をカウンタ３０で数えるのであるが、該
カウンタ３０は、タイマ回路３３により、一定周期で発
生するパルス信号からディレィ回路３２による設定時間
Ｔグだけ遅れた時点でクリアされ、このクリア動作の直
前にＴ２時間分だけ積算されたカウント量をレジスタ３
１にロードしているので、Ｔ２時間内にカウントされた
ロータリパルスエンコーダ２０の出力がレジスタ３１に
入力される。従ってこの１９時間内のパルス数が溶接ワ
イヤ９の送給速度に対応することになる。

ＣＰＵ３３は上記ワイヤ送給速度に対応するレジスタ３
１の内容と、メモリ３４に記憶されている設定値と比較
し、差分があれば、Ｄ／Ａ変換回路３７及びアンプ３８
を通じてモータ１４に出力してこれを駆動し、該差分が
零となるように制御する。

これにより、ワイヤ送給速度とメモリ３４内に記憶され
た設定値とは常に一致するようにワイヤ送給モータ１４
が駆動されるので、該ワイヤ送給モータ１４の回転数は
一定に保たれると共に溶接電流値も一定に保たれる。

上記実施例においては、一定時間内のロータリパルスエ
ンコーダ２０のパルス数をカウントしたが、第８図に示
すように１回転に１パルス発生するパルスエンコーダ２
０．を使用し、該ロータリパルスエンコーダ２０．の出
力の信号パルスでレジスタ３１．のロードパルス信号と
する他、ディレィ回路３２ａを通して１．Ｔ３時間だけ
遅らせたパルス信号を発生させ、これをカウンタ３０．
のクリアパルスとし、該カウンタ３０．で、パルス発生
回路４０により発生させた周期の短いパルスをカウント
させ、モータ１４の回転速度を検出することも可能であ
る。この場合、１回転１パルスのロータリパルスエンコ
ーダ２０．を使用するので、製造コストが安くなるとい
う長所がある。

以上述べた通り、本発明は、送給する溶接ワイヤの速度
を検出し、この検出速度と目標速度とを比較して溶接ワ
イヤの送給速度を自動的に制御する溶接ワイヤの速度制
御装置において、上記溶接ワイヤの速度をデジタル回転
計によって測定することを特徴とする溶接ワイヤの速度
制御装置であるから、温度等外部条件に影響されず、溶
接ワイヤの送給が定速度で行われる。従ってこれにより
、溶接ワイヤの直径とノズル突出し長とが一定であれば
、溶接電流が一義的に定まり、安定した溶接を行うこと
ができ、特に、ワイヤ突出し長を溶接電流により制御し
ている溶接ロボットにおいては、ワイヤ突出し長を一定
に維持することができるので、溶接欠陥や脚長の過不足
のない安定した溶接が期待できる。更にワイヤ送給速度
を溶接ロボット側から制御する場合において、溶接ワイ
ヤの送給速度の検出にはデジタル回転計を使用している
ので、Ａ／Ｄ変換回路が不要となり、回路が簡単になり
コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種ワイヤ径に対するワイヤの溶融消耗速度と
溶接電流との関係を示すグラフ、第２図は従来例に係る
ワイヤ送給装置のブロック図、第３図は動基準電圧を発
生させる接続図、第４図は本発明の一実施例に係る溶接
ワイヤの速度制御装置を構成するワイヤ送給装置の平面
図、第５図は同側面図、第６図は本発明の他の実施例に
係る溶接ワイヤの速度制御装置を構成するワイヤ送給装
置の側面図、第７図は上記実施例に係る溶接ワイヤの速
度制御装置の制御系統を示すブロック図、第８図は他の
実施例に係る溶接ワイヤの速度制御装置の制御系統の一
部を示すブロック図である。 １ （符号の説明） ９・・・溶接ワイヤ ２０・・・ロータリパルスエンコーダ （デジタル回転針） ３３・・・ＣＰＵ ３４・・・メモリ。 出願人　株式会社神戸製鋼所 代理人　弁理士　本庄　武勇 ２ ＋ｕ１田／ｕつＩＩＩＩＷＷＩＴＩＪ豐嵌−第４図 第７図 第５図 第６図 第８図 ＋Ｏ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送給する溶接ワイヤの速度を検出し、この検出速度と目
   標速度とを比較して溶接ワイヤの送給速度を自動的に制
   御する溶接ワイヤの速度制御装置において、上記溶接ワ
   イヤの速度をデジタル回転計によって測定することを特
   徴とする溶接ワイヤの速度制御装置。